2020 Fiscal Year Annual Research Report
Development of molecular capsules with gate functions for uptake/release control of organic guests
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18H03913
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| Research Institution | Kanazawa University |
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Principal Investigator |
秋根 茂久 金沢大学, ナノ生命科学研究所, 教授 (30323265)
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| Project Period (FY) |
2018-04-01 – 2022-03-31
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| Keywords | かご型分子 / 分子カプセル / 応答性分子 / 動的変換 / 包接化合物 / 分子認識 / 環状化合物 / コバルト |
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| Outline of Annual Research Achievements |
かご型構造の分子は、外部から隔離された内部空間での機能や、内部空間への物質の取り込みの観点から、近年注目が集まっている。しかしながら、これまでに報告されているかご型分子の多くは、物質の取り込みや放出の速度がかご型骨格自体にもともと備わっている隙間の大きさによって決まっており、ゲストの出入りを任意のタイミングでコントロールする機構は未開拓であった。そこで本研究では、配位結合によってかご型骨格の開口部の「窓」部分に開閉機構を導入し、またホスト骨格に導入した金属原子上での配位子置換反応を利用することで、各種金属イオンを中心としたゲストの出入りのコントロールを目指すこととした。
本年度は特に、これらのモデル型となるような含金属マクロサイクルへの架橋型配位子の導入による開口部の閉鎖／開放とゲストの認識能の制御について検討を行った。まず、開口部を塞ぐことができる架橋配位子として、1,6-ヘキサンジアミン(hda)を導入した二核コバルトメタロホストを合成した。この錯体はマクロサイクルの上下の開口部をhda配位子が塞いだ構造となっていた。この錯体は、マクロサイクル、hda、コバルト源の直接の反応では得られなかったが、予めピペリジンを導入した錯体を出発物として用いることで収率よく合成できた。この錯体はナトリウムイオンをその空孔内に包接することが明らかとなった。また、酢酸イオンを加えると、片側の開口部が開いた構造の単架橋錯体に変換され、その際にナトリウムイオン認識能が大幅に向上することも見出した。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
1: Research has progressed more than it was originally planned.
Reason
コバルト(III)マクロサイクルの開口部の閉鎖による認識能の制御を達成し、二桁程度の認識能の向上効果を見いだした。この手法はかご型メタロホストの開閉など、さまざまな構造のホストの動的変換にも適用できるものであり、ゲストの保持・放出の制御のための基盤となる重要な知見を得ることができたため。
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| Strategy for Future Research Activity |
2020年度までの研究において、金属イオンを包接できるかご型ホスト分子の開閉など、応答機能をもつゲスト認識系の開発を達成した。本年度は、有機分子を包接できるサイズの新たなかご型分子を合成し、配位結合による開閉とゲストの取り込み・放出の速度の制御について検討を行う。
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